本實(shí)用新型涉及一種低壓電器，尤其涉及一種電氣儀表。

背景技術(shù)：

目前智能電表因其功能齊全，在供電配電中廣泛使用，代替?zhèn)鹘y(tǒng)的電表，但智能電表也因?yàn)槠涔δ芟鄬?duì)比較強(qiáng)大，用得功能器件較多，加上其所在工作環(huán)境電磁干擾比較強(qiáng)，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，造成其整體成本相對(duì)較高，功耗過大，可靠性不夠理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有智能電表存在上述缺陷，本實(shí)用新型提供一種結(jié)構(gòu)科學(xué)簡單、功耗小、成本低的智能電表。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取的方案是：

一種智能電表，包括殼體、安裝組件和電路組件；殼體背部設(shè)有與電路組件電氣連接的接線端子；電路組件設(shè)置于殼體內(nèi)；其特征是：所述電路組件包括以下電路：

外接連接端子，用于外接信號(hào)的輸入或輸出連接；

系統(tǒng)直流供電電路，由其負(fù)責(zé)給各部分電路供電；

微控制器電路，作為各種輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的處理單元和控制單元；

按鈕，直接和微控制器電路的輸入端連接，用于向微控制器電路輸入人機(jī)交互指令；

單相或三相電壓取樣電路，直接和微控制器電路的功能輸入端連接，由微控制器電路進(jìn)行信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換處理；

電流感應(yīng)電路，其輸出端與外接連接端子連接，作為電流信號(hào)的傳感器，獲取系統(tǒng)單相或三相的電流信號(hào)；

單相或三相電流信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，與電流感應(yīng)電路輸出端連接，將電流感應(yīng)電路的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；

單相或三相電流信號(hào)調(diào)制電路，其輸入端與電流信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接，其輸出端與微控制器電路的輸入端連接，輸入電流信號(hào)轉(zhuǎn)換得到的電壓信號(hào)到微控制器電路，由微控制器電路對(duì)其輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行處理；

顯示模塊電路，直接和微控制器電路的輸出端連接，由微控制器電路控制其顯示；

可編程存儲(chǔ)器電路，通過光電隔離器與微控制器電路的IIC總線接口連接，由微控制器電路對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的擦寫；

LED狀態(tài)指示電路，直接和微控制器電路的輸出端連接，由微控制器電路控制其點(diǎn)亮，與顯示模塊電路配合，作狀態(tài)指示用；

通訊電路，通過光電隔離器與微控制器電路的串行接口連接，由微控制器電路控制其與外圍設(shè)備進(jìn)行通訊；

在線編程電路，直接和微控制器電路的在線編程接口連接，用于微控制器電路的程序燒寫到微控制器電路內(nèi)部的存儲(chǔ)器中；

繼電輸出電路，直接和微控制器電路的輸出端連接，由微控制器電路控制其動(dòng)作，其輸出端與外接連接端子連接；

遙信信號(hào)輸入電路，直接和微控制器電路的輸入端連接，用于獲取斷路器、重合器、繼電器等接點(diǎn)的變位信息的開關(guān)量信息。

作為上述方案的進(jìn)一步說明，前述系統(tǒng)直流供電電路包括兩路獨(dú)立分開的5V直流電壓輸出電源模塊，以及一個(gè)3.3V直流電壓輸出的主芯片穩(wěn)壓電路，主芯片穩(wěn)壓電路為微控制器電路提供電源，主芯片穩(wěn)壓電路與其中一路5V直流電壓連接。

作為上述方案的進(jìn)一步說明，前述微控制器為型號(hào)為71M6541D的電表芯片；電表芯片外接有晶振電路，電表芯片電源端與3.3V的主芯片穩(wěn)壓電路輸出端連接。

作為上述方案的進(jìn)一步說明，前述電流感應(yīng)電路由電流互感器構(gòu)成，單相或三相電流信號(hào)轉(zhuǎn)換電路均包括并聯(lián)在各自對(duì)應(yīng)的電流互感器輸出端的電壓轉(zhuǎn)換電阻；單相或三相電流信號(hào)調(diào)制電路均包括以下阻容網(wǎng)絡(luò)電路單元，阻容網(wǎng)絡(luò)電路單元包括由兩個(gè)串聯(lián)的電阻組成的電阻組和由兩個(gè)串聯(lián)的電容組成的電容組，電阻組和電容組并聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換電阻兩端，電阻組和電容組兩端之間均各用一個(gè)電阻連接，電阻組和電容組的中點(diǎn)連接在一起，作為電流轉(zhuǎn)換成電壓后的電壓信號(hào)公共參考電位端，定義為信號(hào)接地端；電容組兩端部與電表芯片的相應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入端連接，電容組兩端部與電表芯片連接處與主芯片穩(wěn)壓電路地線之間接有抗干擾電容器；信號(hào)接地端與電表芯片參考電壓端連接，信號(hào)接地端通過一個(gè)電感器與主芯片穩(wěn)壓電路輸出端連接。

作為上述方案的進(jìn)一步說明，前述單相或三相電壓取樣電路均包括由兩個(gè)電阻組成的分壓電路，限流電阻、旁路電容；分壓電路一端連接在相線上，另一端連接在信號(hào)接地端，信號(hào)接地端通過一個(gè)電感器與N相連接；限流電阻輸入端與分壓電路的輸出端相連，限流電阻輸出端與電表芯片的一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換輸入端連接，旁路電容連接在限流電阻輸出端。

作為上述方案的進(jìn)一步說明，前述可編程存儲(chǔ)器電路包括帶有IIC總線的電擦除可編程存儲(chǔ)器及其外圍的基本工作電路，該電擦除可編程存儲(chǔ)器人型號(hào)為AT24C64的集成電路，外圍的基本工作電路包括IIC總線的上拉電阻、以及連接在電擦除可編程存儲(chǔ)器的電源端的抗干擾電容器。

作為上述方案的進(jìn)一步說明，前述通訊電路為RS485協(xié)議的RS485通訊電路，它包括RS485通訊芯片及其外圍的基本工作電路、光電隔離電路、以及通訊信號(hào)調(diào)制電路；光電隔離電路為單向光電耦合器及其外圍的基本工作電路；通訊信號(hào)調(diào)制電路為單非門芯片及其外圍的基本工作電路，該單非門芯片的型號(hào)為SN74AHC1G04DBV的集成電路，RS485通訊芯片的型號(hào)為SN75176BDR的集成電路，RS485通訊芯片的RD端通過光電耦合器與電表芯片的RX端連接，RS485通訊芯片的REn端依次通過單非門芯片、光電耦合器與電表芯片的TX端連接，RS485通訊芯片對(duì)外通訊連接的A、B端口與外接連接端子連接，其中，A端口接有上拉電阻，B端口接有下拉電阻。

作為上述方案的進(jìn)一步說明，前述繼電輸出電路包括兩路繼電器、以及繼電驅(qū)動(dòng)電路，兩路繼電器通過繼電驅(qū)動(dòng)電路與電表芯片的輸出端連接。

作為上述方案的進(jìn)一步說明，前述顯示模塊電路為4位高亮紅色數(shù)碼管顯示器或LCD顯示器。

作為上述方案的進(jìn)一步說明，前述遙信信號(hào)輸入電路包括兩路遙信信號(hào)輸入單元電路，遙信信號(hào)輸入單元電路包括對(duì)遙信信號(hào)進(jìn)行分壓的遙信信號(hào)分壓電阻電路、以及遙信信號(hào)隔離電路；遙信信號(hào)隔離電路為雙向光電耦合器及其外圍其本工作電路，遙信信號(hào)分壓電阻電路的輸出端通過雙向光電耦合器與電表芯片的輸入端連接。

作為上述方案功能說明：本智能電表是一種具有可編程測量、顯示、報(bào)警、數(shù)字通訊和模擬量變送輸出等功能的智能儀表，廣泛應(yīng)用變電站自動(dòng)化、配電自動(dòng)化、智能建筑、自動(dòng)化生產(chǎn)線、測試臺(tái)等。真有效值測量，精度高，穩(wěn)定性好?；ジ衅髯儽瓤赏ㄟ^儀表按鍵現(xiàn)場設(shè)置，使用方便靈活。4位高亮紅色數(shù)碼管顯示器顯示；可選一路或二路繼電器報(bào)警輸出，實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警功能；可選RS485數(shù)字通訊接口，采用國際標(biāo)準(zhǔn)MODBUS-RTU通訊協(xié)議，可與各種PLC、HMI、組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)；可選模擬量(DC0～20mA、DC4～20mA、DC0～5V、DC1～5V、DC0～10V等)變送輸出。

作為上述方案所用主要電子元器件的附加說明：

對(duì)于71M6541D是Teridian的第四代單相表SoC內(nèi)置5MHz 8051兼容MPU內(nèi)核、低功耗RTC、閃存及LCD驅(qū)動(dòng)，可以大幅減少集成電路的使用，有利于降低成本。我們的單轉(zhuǎn)換器技術(shù)(Single Converter Technology)具有22位Σ-Δ ADC、三路或四路模擬輸入、數(shù)字溫度補(bǔ)償、精密電壓基準(zhǔn)以及32位計(jì)算引擎(CE)，從而使器件只需少數(shù)外部元件即可支持各種電表應(yīng)用。支持Teridian 71M6x0x系列隔離傳感器的接口選項(xiàng)，有效降低BOM成本、提高抗電磁干擾能力，進(jìn)而增強(qiáng)系統(tǒng)可靠性。完整的ICE和開發(fā)工具數(shù)據(jù)、可編程庫以及參考設(shè)計(jì)有助于加速計(jì)量產(chǎn)品的開發(fā)和認(rèn)證，以滿足ANSI、IEC等任何全球范圍的電表計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)。

71M6541D的關(guān)鍵特性：在工業(yè)級(jí)溫度范圍內(nèi)，2000:1電流量程范圍下，具有優(yōu)于0.5% Wh的精度；優(yōu)于IEC 62053/ANSI C12.20標(biāo)準(zhǔn)； 2路電流傳感器輸入支持可選擇的差分輸入模式；一路電流輸入，可選擇增益1或8；可編程脈寬的高速Wh/VARh脈沖輸出； 32KB閃存，3KB RAM 。

對(duì)于AT24C64支持I2C 總線數(shù)據(jù)傳送協(xié)議I2C 總線協(xié)議規(guī)定任何將數(shù)據(jù)傳送到總線的件作為發(fā)送器任何從總線接收數(shù)據(jù)的器件為接收器數(shù)據(jù)傳送是由產(chǎn)生串行時(shí)鐘和所有起始停止信號(hào)的主器件控制的主器件和從器件都可以作為發(fā)送器或接收器但由主器件控制傳送數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的模式通過器件地址輸入端A0 A1 和A2 可以實(shí)現(xiàn)將最多個(gè)器件連接到總線上。

管腳描述：SCL 串行時(shí)鐘，AT24C64串行時(shí)鐘輸入管腳用于產(chǎn)生器件所有數(shù)據(jù)發(fā)送或接收的時(shí)鐘這是一個(gè)輸入管腳SDA 串行數(shù)據(jù)/地址；AT24C64 雙向串行數(shù)據(jù)/地址管腳用于器件所有數(shù)據(jù)的發(fā)送或接收SDA 是一個(gè)開漏輸出管腳可與其它開漏輸出或集電極開路輸出進(jìn)行線或wire-OR；A0 A1 A2 器件地址輸入端，這些輸入腳用于多個(gè)器件級(jí)聯(lián)時(shí)設(shè)置器件地址當(dāng)這些腳懸空時(shí)默認(rèn)值為0。WP 寫保護(hù)，如果WP 管腳連接到Vcc 所有的內(nèi)容都被寫保護(hù)只能讀當(dāng)WP 管腳連接到地或懸空允許器件進(jìn)行正常的讀/寫操作。

由上可知，本實(shí)用新型具有如下的優(yōu)點(diǎn)：具有可編程測量、顯示、報(bào)警、數(shù)字通訊和模擬量變送輸出等功能的智能儀表，廣泛應(yīng)用變電站自動(dòng)化、配電自動(dòng)化、智能建筑、自動(dòng)化生產(chǎn)線、測試臺(tái)等。真有效值測量，精度高，穩(wěn)定性好。結(jié)合系統(tǒng)軟件，互感器變比可通過儀表按鍵現(xiàn)場設(shè)置，使用方便靈活。4位高亮紅色數(shù)碼管顯示器顯示；可選一路或二路繼電器報(bào)警輸出，實(shí)現(xiàn)上下限報(bào)警功能；可選RS485數(shù)字通訊接口，可與各種PLC、HMI、組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)；結(jié)構(gòu)科學(xué)簡單，功能多，使用元器件少，容易制造，體積小。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的殼體結(jié)構(gòu)的主視圖。

圖2為圖1的側(cè)視圖。

圖3為圖1的后視圖。

圖4為本實(shí)用新型的電路組件的電路原理框圖(單相智能電表)。

圖5A為圖4的電路原理圖的第一部分。

圖5B為圖4的電路原理圖的第二部分。

附圖標(biāo)號(hào)說明：101-殼體， 102-安裝組件，103-電路組件，104-接線端子； 401-系統(tǒng)直流供電電路， 402-微控制器電路，403-按鈕，404-單相電壓取樣電路， 405-單相電流信號(hào)轉(zhuǎn)換電路， 406-電流感應(yīng)電路， 407-單相電流信號(hào)調(diào)制電路， 408-顯示模塊電路， 409-可編程存儲(chǔ)器電路， 410- LED狀態(tài)指示電路， 411-通訊電路， 412-在線編程電路， 413-繼電輸出電路， 414-遙信信號(hào)輸入電路。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和優(yōu)選的實(shí)施方式，以單相智能電表的作為代表實(shí)例，對(duì)本實(shí)用新型及其有益技術(shù)效果進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

參見圖1 ~圖5B，智能電表包括殼體101、安裝組件102和電路組件103；殼體101背部設(shè)有與電路組件103電氣連接的接線端子104；電路組件103設(shè)置于殼體101內(nèi)；電路組件103包括以下電路：外接連接端子，用于外接信號(hào)的輸入或輸出連接；系統(tǒng)直流供電電路401，由其負(fù)責(zé)給各部分電路供電；微控制器電路402，作為各種輸入信號(hào)和輸出信號(hào)的處理單元和控制單元；按鈕403，直接和微控制器電路402的輸入端連接，用于向微控制器電路402輸入人機(jī)交互指令；單相電壓取樣電路404，直接和微控制器電路的功能輸入端連接，由微控制器電路402進(jìn)行信號(hào)處理及A/D轉(zhuǎn)換處理；電流感應(yīng)電路406，其輸出端與外接連接端子連接，作為電流信號(hào)的傳感器，獲取系統(tǒng)單相的電流信號(hào)；單相電流信號(hào)轉(zhuǎn)換電路405，與電流感應(yīng)電路406輸出端連接，將電流感應(yīng)電路406的電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)；單相電流信號(hào)調(diào)制電路407，其輸入端與電流信號(hào)轉(zhuǎn)換電路連接，其輸出端與微控制器電路402的輸入端連接，輸入電流信號(hào)轉(zhuǎn)換得到的電壓信號(hào)到微控制器電路402，由微控制器電路402對(duì)其輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行處理；顯示模塊電路408，直接和微控制器電路402的輸出端連接，由微控制器電路402控制其顯示；可編程存儲(chǔ)器電路409，通過光電隔離器與微控制器電路402的IIC總線接口連接，由微控制器電路402對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的擦寫；LED狀態(tài)指示電路410，直接和微控制器電路402的輸出端連接，由微控制器電路402控制其點(diǎn)亮，與顯示模塊電路408配合，作狀態(tài)指示用；通訊電路411，通過光電隔離器與微控制器電路402的串行接口連接，由微控制器電路402控制其與外圍設(shè)備進(jìn)行通訊；在線編程電路412，直接和微控制器電路402的在線編程接口連接，用于微控制器電路402的程序燒寫到微控制器電路402內(nèi)部的存儲(chǔ)器中；繼電輸出電路413，直接和微控制器電路402的輸出端連接，由微控制器電路402控制其動(dòng)作，其輸出端與外接連接端子連接；遙信信號(hào)輸入電路414，直接和微控制器電路402的輸入端連接，用于獲取斷路器、重合器、繼電器等接點(diǎn)的變位信息的開關(guān)量信息。

優(yōu)選地，參見圖5A~圖5B，其中，系統(tǒng)直流供電電路401包括兩路獨(dú)立分開的5V直流電壓輸出電源模塊POW1，以及一個(gè)3.3V直流電壓輸出的主芯片穩(wěn)壓電路，主芯片穩(wěn)壓電路U7為微控制器402提供電源，主芯片穩(wěn)壓電路U7與其中一路5V直流電壓連接。

優(yōu)選地，參見圖5A~圖5B，其中，微控制器402為型號(hào)為71M6541D的電表芯片U1；電表芯片U1外接有晶振電路，電表芯片U1電源端與3.3V的主芯片穩(wěn)壓電路U7輸出端連接。

優(yōu)選地，參見圖5A~圖5B，其中，電流感應(yīng)電路406由電流互感器CT1構(gòu)成，單相電流信號(hào)轉(zhuǎn)換電路405包括并聯(lián)在各自對(duì)應(yīng)的電流互感器CT1輸出端的電壓轉(zhuǎn)換電阻；單相電流信號(hào)調(diào)制電路407包括以下阻容網(wǎng)絡(luò)電路單元，阻容網(wǎng)絡(luò)電路單元包括由兩個(gè)串聯(lián)的電阻R19、R20組成的電阻組和由兩個(gè)串聯(lián)的電容C203、C204組成的電容組，電阻組和電容組并聯(lián)在電壓轉(zhuǎn)換電阻兩端，電阻組和電容組兩端之間均各用一個(gè)電阻R17、R18連接，電阻組和電容組的中點(diǎn)連接在一起，作為電流轉(zhuǎn)換成電壓后的電壓信號(hào)公共參考電位端，定義為信號(hào)接地端V3P3A；電容組兩端部與電表芯片U1的相應(yīng)A/D轉(zhuǎn)換輸入端連接，電容組兩端部與電表芯片U1連接處與主芯片穩(wěn)壓電路U7地線之間接有抗干擾電容器C2、C3；信號(hào)接地端V3P3A與電表芯片U1參考電壓端連接，信號(hào)接地端V3P3A通過一個(gè)電感器L1與主芯片穩(wěn)壓電路U7輸出端連接。

優(yōu)選地，參見圖5A~圖5B，其中，單相電壓取樣電路404包括由兩個(gè)電阻R25、R22組成的分壓電路，限流電阻R21、旁路電容C205；分壓電路一端連接在相線上，另一端連接在信號(hào)接地端V3P3A，信號(hào)接地端V3P3A通過一個(gè)電感器L2與N相連接；限流電阻R21輸入端與分壓電路的輸出端相連，限流電阻R21輸出端與電表芯片U1的一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換輸入端連接，旁路電容C205連接在限流電阻輸出端。

優(yōu)選地，參見圖5A~圖5B，其中，可編程存儲(chǔ)器電路409包括帶有IIC總線的電擦除可編程存儲(chǔ)器U2及其外圍的基本工作電路，該電擦除可編程存儲(chǔ)器U2人型號(hào)為AT24C64的集成電路，外圍的基本工作電路包括IIC總線的上拉電阻R5、R6、R7、以及連接在電擦除可編程存儲(chǔ)器U2的電源端的抗干擾電容器C9。

優(yōu)選地，參見圖5A~圖5B，其中，通訊電路411為RS485協(xié)議的RS485通訊電路，它包括RS485通訊芯片U6及其外圍的基本工作電路、光電隔離電路、以及通訊信號(hào)調(diào)制電路；光電隔離電路為單向光電耦合器U21、U22及其外圍的基本工作電路；通訊信號(hào)調(diào)制電路為單非門芯片U5及其外圍的基本工作電路，該單非門芯片U5的型號(hào)為SN74AHC1G04DBV的集成電路，RS485通訊芯片U6的型號(hào)為SN75176BDR的集成電路，RS485通訊芯片U6的RD端通過光電耦合器與電表芯片U1的RX端連接，RS485通訊芯片U6的REn端依次通過單非門芯片U5、光電耦合器與電表芯片U1的TX端連接，RS485通訊芯片U6對(duì)外通訊連接的A、B端口與外接連接端子連接，其中，A端口接有上拉電阻R32，B端口接有下拉電阻R31。

優(yōu)選地，參見圖5A~圖5B，其中，繼電輸出電路413包括兩路繼電器RLY1、RLY2，以及繼電驅(qū)動(dòng)電路，兩路繼電器通過繼電驅(qū)動(dòng)電路與電表芯片U1的輸出端連接。

優(yōu)選地，參見圖5A~圖5B，其中，顯示模塊電路408為4位高亮紅色數(shù)碼管顯示器LCD1。

優(yōu)選地，參見圖5A~圖5B，其中，遙信信號(hào)輸入電路414包括兩路遙信信號(hào)輸入單元電路，遙信信號(hào)輸入單元電路包括對(duì)遙信信號(hào)進(jìn)行分壓的遙信信號(hào)分壓電阻電路、以及遙信信號(hào)隔離電路；遙信信號(hào)隔離電路為雙向光電耦合器U3、U4及其外圍其本工作電路，遙信信號(hào)分壓電阻電路的輸出端通過雙向光電耦合器U3、U4與電表芯片U1的輸入端連接。

對(duì)于其它未特別說明的電路，按常規(guī)電路設(shè)置即可。

根據(jù)上述說明書及具體實(shí)施例并不對(duì)本實(shí)用新型構(gòu)成任何限制，本實(shí)用新型并不局限于上面揭示和描述的具體實(shí)施方式，對(duì)本實(shí)用新型的一些修改和變形，也應(yīng)當(dāng)落入本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)。